Silniki spalinowe, 10.12, Ochrona środowiska

Ochrona środowiska - Laboratorium

Imię i Nazwisko:

Specjalność:

Silniki Spalinowe

Semestr:

Grupa:

Nr ćwiczenia:

10.12

Temat:

Badanie wpływu kąta wyprzedzenia wtrysku na emisję wybranych składników toksycznych spalin.

Nazwisko prowadzącego:

Mgr inż. M. Bajerlein

Data:

16 V 06r.

Ocena:

1.Część teoretyczna:

Spalanie zupełne zachodzi w sytuacji gdy substancja utlenia się do końca. Charakteryzuje się brakiem CO w spalinach.

Spalanie całkowite zachodzi wtedy gdy w spalinach nie występuje CO ani cząstki stałe (sadza)

Ważnym parametrem, decydującym o przebiegu procesu spalania, jest kąt wyprzedzenia zapłonu. Wielkość ta informuje, z jakim wyprzedzeniem lub opóźnieniem (wówczas wartość kąta jest poprzedzona znakiem minus), mierzonym w stopniach obrotu wału korbowego względem punktu GMP tłoka, na elektrodach świecy zapłonowej ma pojawić się iskra, aby zapoczątkować proces spalania.

Nawet w najnowocześniejszych układach zapłonowych kąty wyprzedzenia zapłonu mogą przyjąć nieprawidłowe wartości, jeśli sterownik otrzyma sygnały o nieprawidłowych wartościach (uszkodzenie czujnika, niepewne połączenia elektryczne i inne) lub uszkodzeniu ulegnie sterownik.

Wpływ wartości kąta wyprzedzenia zapłonu na emisję toksycznych składników spalin i wielkości charakterystyczne dla pracy silnika, a więc również na skuteczność pracy układów oczyszczających spaliny, jest znaczny. Niestety ocena wartości kąta wyprzedzenia zapłonu, czy jest ona prawidłowa czy nie, z wykorzystaniem warsztatowych analizatorów spalin, nie jest praktycznie możliwa. Można tylko ocenić, czy proces spalania przebiega z wypadaniem zapłonów czy bez.

Kolejnym czynnikiem wpływających na pomiar ilość emitowanych składników spalin jest jego miejsce:

- za zaworem wydechowym, a więc na początku układu wydechowego
0x08 graphic
- u wylotu układu wydechowego

To rozróżnienie jest konieczne, ponieważ w układzie wydechowym odbywają się procesy samooczyszczania spalin, czyli:

- utleniania tlenku węgla i węglowodorów z wykorzystaniem pozostałego w spalinach tlenu

- rozpadu tlenków azotu

0x08 graphic
Obecność katalizatora spalin w układzie wydechowym tylko obniża temperaturę spalin, w której procesy te zaczynają zachodzić oraz przyspieszają je.

Ponieważ silniki są eksploatowane wraz z układem wydechowym, więc dla nas interesująca jest emisja składników toksycznych spalin występująca u wylotu układu wydechowego. Jest ona wynikiem dwóch następujących po sobie procesów: spalania w komorze spalania silnika oraz samooczyszczania w układzie wydechowym i jest uzależniona od ich przebiegu. Zmiana wartości kąta wyprzedzenia zapłonu całkowicie odmiennie wpływa na przebieg procesu spalania w komorze spalania i na proces samooczyszczania w układzie wydechowym. Dlatego sprawdzany jest wpływ różnych wartości kątów wyprzedzenia zapłonu na przebieg obu procesów. Jeśli najważniejsze jest uzyskanie najniższych emisji poszczególnych składników toksycznych spalin (CO, HC i NOX), wybiera się te wartości kąta wyprzedzenia zapłonu, dla których emisje tych związków, mierzone u wylotu układu wydechowego, są najmniejsze.

2. Stanowisko pomiarowe:

1 - badany silnik

2 - hamulec

3 - wał z przegubami i osłoną

4 - płyta tłumiąca drgania

5 - miernica paliwa

6 - zbiornik paliwa

7 - wlot instalacji nawiewnej

8 - wylot instalacji nawiewnej

9 - układ wydechowy

10 - płyta fundamentowa

11 - panel sterowania silnikiem

Badań dokonywano na specjalnym jednocylindrowym silniku badawczym AVL 5804:

Liczba cylindrów: 1

Pojemność cylindra: 500 cm³

Liczba zaworów: 4

Wtrysk bezpośredni

Dawka niezależna

3. Wyniki pomiarów:

Lp.
Lp.						° przed GMP		%	ppm	ppm	ppm	%	%
1.	1417	5,0	0,37	20	0		16	23	135	382	3,9	0,047
2.			5,0		0,38		-1		16,2	30	135	335	3,9	0,046
3.			5,0		0,39		-2		16,2	24	139	304	3,9	0,046
4.			5,2		0,4		-3		16,1	35	151	287	4	0,046
5.			5,2		0,4		-4		16,2	36	161	273	3,8	0,046
6.			5,2		0,39		-5		16,2	39	175	256	3,9	0,044
7.			5,2		0,39		-6		16,2	41	189	246	4	0,043
8.			5,2		0,39		-7		16,2	43	205	230	3,9	0,043
9.			5,3		0,39		-8		16,2	46	225	230	3,9	0,043
10.			5,2		0,39		-9		16,2	49	253	217	3,8	0,041
11.			5,2		0,39		-10		16,3	52	280	218	3,9	0,042